Magnetycznie aktywowane sortowanie plemników do ICSI

Magnetycznie aktywowane sortowanie komórek (MACS – magnethic activated cell sorting) to metoda separacji plemników pozwalająca uniknąć wykorzystania w procedurze in vitro lub inseminacji plemników wykazujących cechy apoptozy. Plemniki te, mimo że prawidłowe pod względem morfologii i ruchliwości, wykazują cechy charakterystyczne dla mechanizmów zaprogramowanej śmierci komórki

Dochodzi wtedy m.in. do przemieszczenia fosfatydyloseryny (PS) z wewnętrznej do zewnętrznej błony fosfolipidowej plemnika, co indukuje proces związany z naruszeniem integralności całej błony. Redystrybucja fosfatydyloseryny z wewnętrznej do zewnętrznej błony jest wczesnym markerem apoptozy. Standardowymi metodami nie jesteśmy w stanie stwierdzić, czy dany plemnik został już objęty procesem apoptozy.

Apoptoza

Apoptoza to zaprogramowana śmierć komórki, następująca w wyniku mechanizmu aktywacji enzymatycznej oraz zmniejszenia potencjału błon komórkowej. Nie prowadzi jednak do wywołania stanu zapalnego. Ma na celu eliminację z organizmu uszkodzonych lub zmienionych komórek.

Przemieszczenie fosfatydyloseryna (PS) z wewnętrznej do zewnętrznej błony komórkowej podczas apoptozy.

MACS - opis metody

Schemat zasady działania metody MACS

Charakterystyka plemników wykorzystywanych w metodzie MACS

W wyniku rozdziału magnetycznego metodą MACS otrzymujemy dwie frakcje z próbki nasienia. Do dalszych procedur wykorzystywane są jedynie plemniki znajdujące się w frakcji wypływające z kolumny. Plemniki te charakteryzują się:

• wyższym potencjałem zapładniającym,
• zwiększonym odsetkiem plemników z prawidłowym DNA,
• nie wykazujących apoptozy.

W metodzie MACS można wykorzystać zarówno nasienie świeże jak i mrożone. Nasienie podlegające preparatyce z wykorzystaniem metody magnetycznie aktywowanego sortowania komórek może być wykorzystane do procedury:

• zapłodnienia pozaustrojowego IVF, ICSI,
• inseminacji domacicznej AIH, AID.

Wskazania do wykorzystania metody MACS

• powtarzające się niepowodzenia procedury IN VITRO,
• wysoki wskaźnik fragmentacji DNA plemników %DFI > 15%,
• nawracające poronienia - szczególnie te o nieznanej przyczynie,
• obniżona żywotność plemników, Asthenozoospermia, Teratozoospermia, Oligozoospermia.

Procedura preparatyki nasienia MACS jest szczególnie polecana parom, u których już wcześniej dochodziło do niepowodzeń technik zapłodnienia pozaustrojowego na etapie zapłodnienia lub wczesnego rozwoju zarodka (nieprawidłowy podział zarodków, wysoki poziom fragmentacji, degeneracja zarodków), a także w przypadku nawracających poronień.

Udowodniono zależność między wzmożoną apoptozą, a występowaniem Oligozoospermii (obniżona całkowita liczba plemników w ejakulacie), Asthenozoospermii (obniżona ruchliwość plemników), Teratozoospermii (obniżony odsetek plemników o prawidłowej morfologii) oraz obniżonej żywotności plemników. Także wartość fragmentacji chromatyny plemników  koreluje ze stopniem apoptozy. Oznacza to, że w przypadku wyniku z wysoką wartością %DFI (>15% DFI- odsetek plemników z fragmentacją DNA), może występować nasilona apoptoza plemników. Dodatkowo spadek gonadotropin (LH, FSH) i testosteronu wpływa na aktywacje szlaków apoptotycznych komórek plemnikowych. Metoda ta jest zaleca także u osób prowadzący siedzący tryb życia, lub pracy (np. praca biurowa, zawodowi kierowcy), ponieważ udowodniono, że prowadzi to do przegrzewania jąder i aktywacji zaprogramowanej śmierci komórkowej. Do nieprawidłowej, zwiększonej temperatury jąder może też dochodzić w wyniku częstych gorących kąpieli, częstego korzystania z sauny, czy noszenia obcisłej bielizny.

Równocześnie należy pamiętać, że metoda ta może być wykorzystana jedynie u pacjentów, u których całkowita liczba plemników w ejakulacie wynosi co najmniej 10mln.

Przygotowanie:

Mężczyzna oddaje nasienie drogą masturbacji do sterylnego pojemnika, podpisanego jego imieniem i nazwiskiem, numerem pesel oraz godziną oddania ejakulatu (w przypadku, gdy partnerka ma inne nazwisko, na pojemniku powinno się znaleźć także imię i nazwisko partnerki). Oddanie nasienia powinno nastąpić po okresie abstynencji płciowej od 2 do 7 dni. W okresie poprzedzającym badanie dobrze jest prowadzić higieniczny tryb życia, unikać alkoholu, papierosów i innych używek.

Skuteczność metody MACS

Badania potwierdzają skuteczność zastosowania metody MACS w technikach wspomaganego rozrodu, w porównaniu z innymi metodami służącymi do preparatyki nasienia przed wykorzystaniem w procedurze ICSI. Porównując metodę MACS z klasyczną metodą z użyciem nieciągłego gradientu uzyskano więcej ciąż biochemicznych oraz ciąż klinicznych wykorzystując metodę magnetycznie aktywowanego sortowania komórek.

Na podstawie artykułu: Dirican E.K i wsp, Clinical outcome of magnetic activated cell sortingof non-apoptotic spermatozoa before density gradient centrifugation for assisted reproduction, J Assist Reprod Genet (2008) 25:375–381

Co więcej, wykorzystanie techniki MACS wraz z inną metodą klasycznego rozdziału (np. metoda nieciągłego gradientu,  DGS)  prowadzi do wyeliminowania największego odsetka plemników z uszkodzonym DNA – nawet o połowę w porównaniu z niespreparowanym nasieniem.

Na podstawie artykułu: Vendrell X i wsp, Correlation between aneuploidy, apoptotic markers and DNA fragmentation in spermatozoa from normozoospermic patients, Reprod Biomed Online. 2014 Apr;28(4):492-502.

Metoda MACS jest dostępna w ofercie Centrum Leczenia Niepłodności PARENS. 

Bibliografia:

1. Parmegiani L i wsp, Efficiency of hyaluronic acid (HA) sperm selection, J Assist Reprod Genet. 2010 Jan; 27(1): 13–16.
2. Dirican E.K i wsp, Clinical outcome of magnetic activated cell sortingof non-apoptotic spermatozoa before density gradient centrifugation for assisted reproduction, J Assist Reprod Genet (2008) 25:375–381.
3. Gil M i wsp, Sperm selection using magnetic activated cell sorting (MACS) in assisted reproduction: a systematic review and meta-analysis, J Assist Reprod Genet (2013) 30:479–485.
4. Sheikhi A i wsp, Elimination of apoptotic spermatozoa by magnetic-activated cell sorting improves the fertilization rate of couples treated with ICSI procedure, Andrology. 2013 Nov;1(6):845-9.
5. Vendrell X i wsp, Correlation between aneuploidy, apoptotic markers and DNA fragmentation in spermatozoa from normozoospermic patients, Reprod Biomed Online. 2014 Apr;28(4):492-502.
6. Tavalaee M i wsp, Density gradient centrifugation before or after magnetic-activated cell sorting: which technique is more useful for clinical sperm selection? J Assist Reprod Genet (2012) 29:31–38.
7. Nadalini M i wsp, Annexin V magnetic-activated cell sorting versus swim-up for the selection of human sperm in ART: is the new approach better than the traditional one? J Assist Reprod Genet (2014) 31:1045–1051.
8. Said T. M i wsp, Evaluation of sperm recovery following annexin V magnetic-activated cell sorting separation, RBM online (2006) 13,3:336-339.
9. Makkre K i wsp, EMagnetic activated cell sorting (MACS): utility in assisted reproduction, indian journal of experimental biology (2008) 46:491-497.
10. de Vantéry Arrighi C i wsp, Removal of spermatozoa with externalized phosphatidylserine from sperm preparation in human assisted medical procreation: effects on viability, motility and mitochondrial membrane potential, Reproductive Biology and Endocrinology (2009), 7:1.
11. Said T.M i wsp, Effects of advanced selection methods on sperm quality and ART outcome: a systematic review, Human Reproduction Update (2011) 17:719–733.
12. Tsung-Hsien Lee i wsp, Magnetic-activated cell sorting for sperm preparation reduces spermatozoa with apoptotic markers and improves the acrosome reaction in couples with unexplained infertility, Human Reproduction (2010) 25:839–846.
13.  Mokánszki A i wsp, Is sperm hyaluronic acid binding ability predictive for clinical success of intracytoplasmic sperm injection: PICSI vs. ICSI? Systems Biology in Reproductive Medicine (2014) 60:6.
14. Majumdar G i wsp, A prospective randomized study to evaluate the effect of hyaluronic acid sperm selection on the intracytoplasmic sperm injection outcome of patients with unexplained infertility having normal semen parameters,  Assist Reprod Genet. 2013 Nov; 30(11): 1471–1475.
15. Henkel R, Sperm preparation: state-of-the-art--physiological aspects and application of advanced sperm preparation methods, Asian J Androl. 2012 Mar;14(2):260-9.
16. Worrilow et al. (2012) Use of hyaluronan in the selection of sperm for intracytoplasmic sperm injection (ICSI); significant improvement in clinical outcomes-multicenter, double blinded and randomized trial. Humrep, Nov 30.